再談《鍋爐鍋筒制造技術(shù)條件》中第4條制造和裝配公差

許 鋒

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再談《鍋爐鍋筒制造技術(shù)條件》中第4條制造和裝配公差

許 鋒

福建省鍋爐壓力容器檢驗(yàn)所

本人已于1993年，曾以《淺談〈鍋爐鍋筒制造技術(shù)條件〉中1.7條與實(shí)際制造中的選配和劃線》為題,對(duì)JB1609-83《鍋爐鍋筒制造技術(shù)條件》（以下簡稱《條件》），該條款及《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-1987》（以下簡稱《規(guī)程》）的相關(guān)條款進(jìn)行分析,提出自己的看法。現(xiàn)在，該《條件》和《規(guī)程》均已修改，現(xiàn)為JB/T1609-93《鍋爐鍋筒制造技術(shù)條件》和《蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-1996》，本人想就修改后的《條件》和《規(guī)程》結(jié)合監(jiān)檢和實(shí)際制造中可能出現(xiàn)的問題再談一點(diǎn)粗淺的看法。

1 關(guān)于選配

以內(nèi)徑為1000＜d≤1500mm這一檔鍋筒制造為例來說，按《條件》表2、表4規(guī)定，這一檔的筒體（指單節(jié)筒體）和封頭的內(nèi)徑尺寸偏差均為△d=-3/+5mm。如果有兩節(jié)要裝到同一個(gè)鍋筒兩端的筒體的內(nèi)徑偏差分別為-3mm和+5mm，按《條件》表2的規(guī)定是合格的，但其兩端筒體的內(nèi)徑相差8mm，內(nèi)周長相差8πmm。若考慮到鋼板偏差時(shí)，其兩端的外徑及外周長之差，有時(shí)就不止8mm和8πmm了。如果將它們組裝起來，筒體和筒體或筒體和封頭對(duì)接時(shí)，其邊緣的對(duì)接偏差就較難控制了,但這還不是最難控制的，最難的要算鍋筒管孔劃線了。《條件》4.1.1條中規(guī)定：對(duì)接接頭邊緣偏差應(yīng)符合JB/T1613《鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件》的要求。筒體和筒體或筒體和封頭對(duì)接時(shí)，為保證其邊緣偏差符合4.1條的規(guī)定，經(jīng)常進(jìn)行選配。如何進(jìn)行選配？批量制造可以選配，單臺(tái)制造如何處理？

大家知道：選配時(shí)，我們一般都是把直徑相差較小的筒體和筒體或筒體和封頭選裝到同一臺(tái)鍋筒上，以保證它們的邊緣對(duì)接偏差不超過《條件》4.1條的規(guī)定。如果單臺(tái)制造時(shí)遇到上述的極端情況就較難處理了。因此，許多制造廠在實(shí)際制造中，鍋筒的組裝選配或單臺(tái)制造時(shí)，對(duì)筒體和筒體或筒體和封頭內(nèi)徑偏差的要求均比《條件》表2、表4要小得多，以保證它們對(duì)接時(shí)，邊緣對(duì)接偏差符合《條件》4.1條的規(guī)定。有的制造廠是采取：先壓制或購買封頭，然后根據(jù)封頭的直徑，同時(shí)考慮筒體卷制過程鋼板的伸長和其他誤差等，來計(jì)算筒體的下料尺寸。這樣不但制造工期長，而且尺寸偏差要求高。雖然制造質(zhì)量較好，但成本較高。這種方法只適合于少量或單臺(tái)制造，批量制造很不方便。為此，本人認(rèn)為：鍋筒組裝選配或單臺(tái)制造時(shí)，筒體和筒體或筒體和封頭的內(nèi)徑之差，如果有一條補(bǔ)充規(guī)定就會(huì)更好些。即規(guī)定：要裝到同一個(gè)鍋筒上的筒體和封頭，它們的內(nèi)徑之差,不應(yīng)大于一定值(這要視壁厚和內(nèi)徑的大小而定)。本人認(rèn)為：這個(gè)值規(guī)定在它們最大公差值的一半左右比較合理。這樣制造上也不難達(dá)到，還會(huì)給鍋筒管孔的劃線帶來很多方便（這個(gè)問題將在后面闡述）。考慮到實(shí)際制造中可能出現(xiàn)的情況，選配時(shí)，最后一兩臺(tái)可以適當(dāng)放寬些。這樣，實(shí)際制造就方便多了。上述規(guī)定如果作為制造廠的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，也會(huì)給實(shí)際制造帶來不少方便。

2 關(guān)于劃線

現(xiàn)以一臺(tái)由三節(jié)筒體組成的內(nèi)徑為1400mm，壁厚為32mm，其最左邊和最右邊一排對(duì)流管孔的中心夾角為133°，圖紙表示的外周中心距（弧長）（以下簡稱中心距）尺寸為1699.2±3 mm的上鍋筒的劃線為例來說明。如果鍋筒組裝選配和單臺(tái)制造沒有上述補(bǔ)充規(guī)定，這樣的鍋筒就可能出現(xiàn)：其兩端的兩節(jié)筒體的外徑分別為1464-3mm和1464+5mm。像這樣壁厚的三節(jié)筒體組合是能夠使其邊緣的對(duì)接偏差符合《條件》4.1條的規(guī)定；要符合《規(guī)程》第74條（2）的規(guī)定就更容易了。按《條件》4.2.5條規(guī)定：當(dāng)鍋筒外徑超出公稱外徑4mm時(shí)，劃線時(shí)應(yīng)按實(shí)際外徑換算所有弧長尺寸，以保證管孔中心線角度不變。這里必須指出的一個(gè)重要問題是：《條件》4.2.5條規(guī)定中的“鍋筒外徑”——即“鍋筒實(shí)際外徑”指的是什么？因?yàn)橐粋€(gè)鍋筒可能由一節(jié)或幾節(jié)筒體組成，且外徑不一定相同。本例的鍋筒就由三節(jié)筒體組成，且外徑不同。由于“鍋筒實(shí)際外徑”意思不明確，我們?cè)趫?zhí)行中就會(huì)有不同的解釋。其一，是將它解釋為：組成該鍋筒的最大或最小筒體的實(shí)際外徑。這樣本例中的鍋筒劃線時(shí)就要重新?lián)Q算弧長尺寸了。但是，不可能保證其管孔中心線角度不變。要是遇到“大小頭”鍋筒（即裝到同一個(gè)鍋筒兩端的兩節(jié)筒體，其中一節(jié)是正偏差超過公稱外徑4mm，另一節(jié)則是負(fù)偏差超過公稱外徑3mm，就像上述第一個(gè)例子中的鍋筒）就難辦了。其二，將它解釋為：組成該鍋筒的所有筒體的平均外徑。既然這樣，為什么《條件》4.2.5條不直接稱之為“鍋筒的實(shí)際平均外徑”呢？如果是這樣，那么上述兩個(gè)例子中的鍋筒，劃線時(shí)，都不要重新?lián)Q算弧長尺寸了。這樣“大小頭”鍋筒其實(shí)際平均外徑雖不會(huì)超出公稱外徑4mm，但如果按公稱外徑來劃線，它們兩端的管孔中心線角度就改變較大了。因此，無論采用什么方法，都無法保證管孔中心線角度不變，只是變化大小而已。

這里還必須指出的另一個(gè)問題是，《條件》4.2.5條中“保證管孔中心線角度不變”的目的是什么？我認(rèn)為：主要是為了保證裝配或安裝時(shí)上管順利。因?yàn)楣茏佣际前磮D紙即鍋筒的公稱外徑換算制造角度的，而沒有根據(jù)鍋筒實(shí)際尺寸制造的。要是鍋筒管孔中心線角度變化太大，就可能造成裝配或安裝時(shí)上管困難。

如果按上述第一種解釋進(jìn)行劃線，本例中的鍋爐劃線時(shí)，就要重新?lián)Q算弧長尺寸。如何進(jìn)行換算呢？我想不外以下兩種方法：

（1）“所有”二字，即兩端都按1464+5mm來換算。這樣兩端的弧長尺寸雖然一致，但只能保證外徑為1464+5mm這節(jié)筒體的管孔中心線角度不變，而外徑為1464-3mm這節(jié)筒體的管孔中心線角度就改變了。

（2）一端要換算，另一端則不要（因?yàn)橹挥幸欢顺^公稱外徑4mm）。這樣雖然可以使外徑為1464-3mm這一節(jié)筒體的管孔中心中心線角度變化小一點(diǎn)（不可能不變）。但會(huì)出現(xiàn)另一個(gè)問題：即一端的中心距仍為1699.2±3mm，另一端則為：

它們兩端的中心距相差：1705-1699.2=5.8(mm)

已超出圖紙要求的上偏（+3mm）2.8mm了（實(shí)際上，當(dāng)一個(gè)鍋筒有一節(jié)筒體且只要一節(jié)，外徑超出公稱外徑4mm時(shí)，劃線時(shí)，若這一節(jié)筒體按實(shí)際外徑換算弧長尺寸，其它的筒體沒有重新?lián)Q算，就會(huì)出現(xiàn)這節(jié)筒體與其它筒體的中心距之差超出圖紙要求的公差范圍的情況）。如果經(jīng)過換算弧長的筒體也考慮其公差時(shí)，其弧長尺寸就是1705±3mm。在極端情況下，這一節(jié)筒體與其它筒體的中心距之差就是：

1705+3-1699.2+3=11.8（mm）

這樣就會(huì)造成整排管孔中心偏移。這種情況還會(huì)給對(duì)流管的裝配或安裝帶來困難。

上述例子雖然比較特殊，但在實(shí)際制造中均有可能遇到，且都在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)。因此，就證明了《條件》中4條規(guī)定尚不夠嚴(yán)密。

如何解決上述存在的問題呢？本人認(rèn)為：鍋筒組裝選配和單臺(tái)制造時(shí)，如果有了上述補(bǔ)充規(guī)定〔即規(guī)定：要裝到同一個(gè)鍋筒上的筒體和封頭，它們的內(nèi)徑之差,不應(yīng)大于一定值(這要視壁厚和內(nèi)徑的大小而定)〕，筒體和封頭的偏差就只有一端能超出公稱外徑4mm了，即大偏差單向分布。若再將4.2.5條改為：當(dāng)鍋筒有一節(jié)筒體的實(shí)際外徑超出公稱外徑4mm時(shí)，應(yīng)按該鍋筒所有（節(jié)）筒體的實(shí)際平均外徑換算所有的弧長尺寸，以保證管孔中心線角度變化最小（實(shí)際上不可能做到不變）。這樣鍋筒各節(jié)筒體的中心距（弧長）尺寸就一致了，中心距尺寸和中心線角度也就更接近于實(shí)際。這樣整排管孔中心偏移的問題就解決了。鍋筒環(huán)縫的對(duì)接偏差也相應(yīng)地減小，鍋筒的制造質(zhì)量也就更好。

[1] 蒸汽鍋爐安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程-1996.

[2] JB/T1603-1993,鍋爐鍋筒制造技術(shù)條件,上海工業(yè)鍋爐研究所.

[3] JB/T1613-1993,鍋爐受壓元件焊接技術(shù)條件,上海工業(yè)鍋爐研究所.